農(nóng)業(yè)水利工程——水田井灌工程設(shè)計實例_工程管理

1、農(nóng)業(yè)水利工程水田井灌工程設(shè)計實例井是開發(fā)利用地下水使用最廣泛的取集水建筑物。近年來，各地區(qū)水稻面積不斷擴(kuò)大，在地表水資源較缺的狀況下，實施井灌是促進(jìn)水稻種植業(yè)進(jìn)展的一項重要措施。井灌工程設(shè)計包括農(nóng)用井設(shè)計和配套輸水工程設(shè)計。井是開發(fā)利用地下水使用最廣泛的取集水建筑物。與其他澆灌措施相比,井灌工程的造價相對較低，配套設(shè)施也較少，水源好且受地形因素影響小，適應(yīng)性很強(qiáng)。近年來，各地區(qū)水稻面積不斷擴(kuò)大，在地表水資源較缺的狀況下，實施井灌是促進(jìn)水稻種植業(yè)進(jìn)展的一項重要措施。井灌工程設(shè)計包括農(nóng)用井設(shè)計和配套輸水工程設(shè)計。設(shè)計依據(jù)農(nóng)用井技術(shù)手冊和機(jī)井技術(shù)規(guī)范(SL256-2000)進(jìn)行設(shè)計。在此，舉實例說明

2、詳細(xì)設(shè)計。1 基本狀況某區(qū)地處中高緯度，屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。多年平均降雨量為637mm，降雨多集中在59月份，降雨量可達(dá)495.4mm。現(xiàn)田間無澆灌設(shè)施，作物生育期用水量不足。區(qū)內(nèi)除大氣降水外，無其他可利用的地表水資源。本區(qū)地下水資源較豐富，地下水埋深為1030m，含水層厚2050m左右，靜水位埋深56m，動水位埋深16m，抽水降深10m，第四系孔隙潛水或微承壓水為建設(shè)(III)區(qū)的含水層，單井出水量為80130m3/h，地質(zhì)巖性為砂層，砂礫石和卵石層。本區(qū)土壤主要為草甸土，黑土層較厚，一般在2030cm，養(yǎng)分含量較高，有機(jī)質(zhì)含量為5.210.3%，PH值5.56.2，保土、保肥力強(qiáng)，通

3、氣性較好。由于區(qū)內(nèi)無地表水資源可利用，為解決區(qū)內(nèi)作物干旱問題，并依據(jù)區(qū)內(nèi)實際狀況，調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，將旱田改造為高產(chǎn)水田，需利用地下水對區(qū)內(nèi)作物進(jìn)行澆灌，以滿意作物用水需求。設(shè)計打農(nóng)用井，并修建井灌渠道輸水澆灌。2 農(nóng)用井設(shè)計2.1 單井出水量的確定依據(jù)項目現(xiàn)場踏勘時收集到的水文、地質(zhì)、土壤、社會經(jīng)濟(jì)及地區(qū)總體規(guī)劃等資料，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H狀況，確定本設(shè)計單井出水量為80m3/h。2.2 單井掌握面積的確定依據(jù)機(jī)井技術(shù)規(guī)范，單井掌握面積用單井出水量除以澆灌定額進(jìn)行計算，忽視抽水干擾水量削減系數(shù)。即按下式確定：A0=式中：A0單井掌握澆灌面積，畝;Q單井出水量，m3/h;T播種天數(shù)，d;t每天工作

4、時間，h;澆灌水利用系數(shù);取=0.85m灌水定額，m3/畝。=216.2162(畝)=14.4144(hm2)2.3 井眼數(shù)的確定通過對項目區(qū)內(nèi)田、水、路、林的綜合布置，并合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，本區(qū)共規(guī)劃井灌水田面積689.94hm2，需布置井眼數(shù)按單井掌握澆灌面積計算，即按下式確定。n=式中：n需布置井眼數(shù)，眼;F規(guī)劃井灌面積，hm2;A0單井掌握澆灌面積，hm2。依據(jù)區(qū)內(nèi)田塊布置狀況，共布置48眼水田井。2.4 井距的確定水田農(nóng)用井布置分方形布置和梅花形布置兩種，依據(jù)布置方式的不同，井距的計算公式也不同。本項目按梅花形布置，井距按下式確定。=27.8式中： 井距，m;單井掌握澆灌面積，畝。=2

5、7.8× =409m依據(jù)設(shè)計單井出水量及本區(qū)土壤性質(zhì)，由機(jī)電井技術(shù)手冊查得，農(nóng)用井影響半徑為150m，設(shè)計井距大于2倍農(nóng)用井影響半徑，不會產(chǎn)生抽水干擾。2.5 井泵的選擇2.5.1 設(shè)計揚程計算設(shè)計揚程依據(jù)靜、動水位及其多年水位變幅等因素確定。其計算公式為：H =Hj+H+Hb+Ha式中：H設(shè)計揚程，m;Hj動水位埋深距地面距離(m)，16m;H為機(jī)井出水池或水泵出水管口中心與地表(井口)垂直高差(m)，本設(shè)計取1.5m。Hb電泵的安裝要求電泵應(yīng)潛入動水位以下0.5m。Ha水頭損失，Ha=hf+hj水頭損失計算：Hf= 式中：hf沿程水頭損失，m;f摩阻系數(shù)，聚氯乙烯硬塑管的摩阻系數(shù)

6、f =0.948×105;L管長，m，L=82m;Q流量，m3/h，Q=80m3/h;d管內(nèi)徑，mm選擇d=120mm;m流量指數(shù)，1.77;b管井指數(shù)，4.77。經(jīng)計算hf=2.19m。局部水頭損失hj=10%hf=0.22mH=16+1.5+0.5+2.19+0.22=20.41m表2.5-1f、m、b數(shù)值表管材 f m b混凝土管、鋼筋混凝土管n=0.013 1.312×106 2.00 5.33n=0.014 1.516×106 2.00 5.33n=0.015 1.749×106 2.00 5.33舊鋼管、舊鑄鐵管 6.25×105

7、1.90 5.10石棉水泥管 1.455×105 1.85 4.89硬塑料管 0.948×105 1.77 4.77鋁管、鋁合金管 0.861×105 1.74 4.742.5.2 泵型的選擇依據(jù)農(nóng)用井單井出水量及設(shè)計揚程選定泵型為200QJ80-22/2潛水泵。潛水泵主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表2.5-2。表2.5-2200QJ80-22/2型井用潛水電泵主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號 出水口直徑(mm) 流量Q(m3/h) 揚程H(m) 效率(%) 轉(zhuǎn)速n(r/min) 配套電動機(jī)型號 功率(KW)200QJ80 120 80 22 78 2850 200YQS7.5 7.52.6 井

8、管結(jié)構(gòu)設(shè)計2.6.1 井管直徑的確定井管管徑的確定：依據(jù)地區(qū)供應(yīng)水文地質(zhì)資料和某區(qū)地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃報告，確定設(shè)計機(jī)井出水量為Q=80m3/h。依據(jù)農(nóng)用井所選水泵型號200QJ80潛水泵和機(jī)電井技術(shù)手冊的規(guī)定，確定井管內(nèi)徑為300mm，外徑為306mm，即規(guī)格為300mm的鋼管。2.6.2 過濾器設(shè)計本設(shè)計管井采納鋼管穿孔，孔隙率為30.9%(按設(shè)計管井直徑由機(jī)電井技術(shù)手查得開孔孔徑、孔心縱距、孔心橫距，由開孔面積與孔心縱距和孔心橫距乘積的比值計算得出)，外包纏絲墊筋，墊筋規(guī)格10mm。過濾器外徑取D=350mm，設(shè)計總長度按下式計算。L=有效長度按下式計算：式中： -管井的設(shè)計出水量，m

9、3/s;P-過濾器的開孔率，以小數(shù)計;p=30.9%×0.9=27.81%L-過濾器的有效長度，m;v-入管流速(從孔眼中平均進(jìn)入)，m/s;依據(jù)滲透系數(shù)自機(jī)電井技術(shù)手冊查得。-過濾器的設(shè)計長度，m;D-過濾器的外徑，m;-閱歷系數(shù)。由于本設(shè)計為農(nóng)用井，考慮機(jī)井出水量在長期使用中的衰減，為了平安設(shè)計，過濾器的有效長度確定為20m，過濾器的設(shè)計總長度為24m。選擇4m×6節(jié)過濾器，每節(jié)過濾器有有效長度為3.5m。濾料為砂礫料，濾料厚度150mm，濾料粒徑0.30.5cm，過濾器外徑為350mm。2.6.3 井孔直徑的確定由于井管必需在井孔中順當(dāng)下入，因此，理所當(dāng)然的井孔直徑必

10、需要大于井管外徑。本設(shè)計為填礫類過濾器的井管，井孔的直徑還要充分考慮圍填人工濾料的需要厚度，考慮以上因素，井孔直徑設(shè)計為650mm。2.6.4 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計井身結(jié)構(gòu)：包括上部井管、濾水管和沉砂管。依據(jù)地方供應(yīng)的資料，本項目區(qū)地下水埋深為1030m，含水層厚2050m左右，以及過濾器長度的設(shè)計，確定：上部井管長56m，井管外封閉，填充粘土塊;濾水管長24m，下設(shè)2.0m沉砂管，則井深為82m。井管選用305mm的鋼管，井管外部封閉材料選用直徑為3050mm的粘 土球。機(jī)井結(jié)構(gòu)剖面圖見圖1。2.6.5 井房設(shè)計井房規(guī)格為3×3m，高2.8m。結(jié)構(gòu)為藍(lán)色瓦垅鋼板墻，紅色瓦垅鋼板房蓋;現(xiàn)澆砼

11、地面，澆筑尺寸：85×85×10cm，砼下鋪20cm碎石墊層;磚砌基礎(chǔ)，砌磚高度60cm，地面以下30cm。井房結(jié)構(gòu)見圖2。3 配套輸水工程設(shè)計3.1 曬水池設(shè)計為提高作物用水水溫，擬在每眼水田井旁修建曬水池一座。曬水池型式為預(yù)制砼板方形槽式。為節(jié)約占地，曬水池規(guī)格設(shè)計為20×30m2，深1.0m，槽身筑堤頂寬0.5m，筑堤內(nèi)外邊坡1:1，內(nèi)用厚6cm的預(yù)制砼板進(jìn)行鋪砌，預(yù)制板尺寸為50×50cm，預(yù)制板下鋪一層復(fù)合土工膜，共修建曬水池45座。每個曬水池占地0.1150hm2，共占地5.1750hm2，每座曬水池工程量：土方回填300 m3，砼44.5m3，復(fù)合土工膜741.40 m2。在曬水也一側(cè)安裝出水閘門一座，以便于輸水進(jìn)井灌渠道。3.2 井灌渠道設(shè)計每個條田配置一條井灌渠道，為節(jié)省利用地下水，采納預(yù)制鋼筋砼U型槽進(jìn)行襯砌，渠道灌水利用系數(shù)為0.94。U型渠道采納標(biāo)準(zhǔn)斷面：圓弧半徑為15cm，圓心角5&